陈鑫

摘 要：实验是初中化学课程不可或缺的教学环节，而虚拟实验因其具有良好的特性深得广大师生的一致好评。通过对初中化学课程中虚拟实验的介绍，从其概念、功能以及在初中化学课程中的应用案例出发，希望能够对基础教育特别是基础科学教育带来一定的启示。

关键词：虚拟实验;初中化学;实验条件;虚拟实验

初中化学是一门基础并且重要的科学入门学科，对初中生的科学知识的积累和科学素养的培养起到了启蒙的作用。为了教好这门课程，一线教师想出了各种各样的办法。随着计算机技术的发展，虚拟实验和虚拟实验室的概念被正式提出并且得到了迅速的发展。虚拟实验以虚拟的实验为场景，真实生动地再现了课堂上所讲的内容，降低了教学难度并且提升了教学过程中的科技含量，同时也是一个提升学生对于基础化学兴趣的过程。

一、虚拟实验的概念

虚拟实验室利用电子计算机技术，在网络和电脑上实现了对课本所学实验知识的过程重现，通过模拟的手段使学生从听觉、视觉和触觉上对化学实验和化学理论进行全方位和深层次的理解。化学虚拟实验室有很多的功能，例如建立虚拟的实验网络，将初中化学接触到的一些简单化学实验进行全方位的重现，具有良好的共享性、可重复使用性、可扩展性、安全性等特质，可以良好地支持科学探究活动的开展，有助于探究性实验教学的开展，正受到人们越来越多的关注和研究。

二、虚拟实验在初中化学教学中的应用

虚拟实验是在虚拟的环境中对实验进行设计、展开和运行的，这就在安全性上有了很大的保障;其次，在虚拟的环境中对于教学环境和实验条件的限制是一种突破;另外，虚拟实验可以保证学生从各个侧面和角度对化学实验进行观察，更利于学生对知识的理解;最后，虚拟实验使学生更有兴趣设计一些自己感兴趣的实验内容，对于他们思维能力的提升起到很大作用。

1.虚拟实验的安全性

化学实验以原子为最小反应单元，在化学实验反应的过程中，往往伴随着强烈的发光发热等现象。例如金属镁点燃后放出耀眼的光芒，铝热反应中消耗单质铝而生成单质铁，过程中生成大量的热量。还有一些化学实验的反应物或者生成物对人体的危害较大，例如盐酸与碳酸钙反应生成的二氧化碳容易使人窒息，水的消毒过程中使用的氯气对人体的呼吸道会产生很大的伤害。化学实验并不都是完全安全的，事实上，大部分的化学实验都有一定的危险性。有了虚拟实验，很大程度上减少了学生与真实实验的接触，避免了危险的发生。例如，虚拟实验支持对某些实验的过程进行考试，例如对酒精灯的使用进行测试，在实验结束的时候，如果一个学生忘记将酒精灯的灯盖按照正常的流程熄灭，在虚拟的界面中就会出现火灾的界面并且判定实验失败。

2.虚拟实验对于实验条件的突破

化学实验对于实验环境和实验条件都有严格的需求，特别是对于一些特殊的化学反应，比如在初中化学中有一个概念讲的是石墨与金刚石是同一种元素的同素异形体，在一定的条件下石墨可以形成金刚石，而金刚石在灼烧的条件下生成二氧化碳。这样的实验在初中实验室中是不可能完成的，但却往往能够引起学生充分的兴趣。虚拟实验就突破了实验条件的限制，不仅可以实现学生对于这两个实验的反应过程的观察，而且可以让学生通过对于实验过程中物质分子的形成过程的观察对化学反应的实际原理进行更深层次的理解。

3.虚拟实验实现了化学实验的全方位观察

现实中化学实验的反应，往往只能够从实验现象比如发光发热或者颜色改变进行观察，对于实验的反应原理和反应的深层原因并不能通过视觉观察进行察觉。另一种情况是化学反应十分激烈，很难观察到反应过程中的具体现象。例如一个十分有趣的实验叫作“法老之蛇”即浓硫酸与白砂糖的反应。在虚拟实验的过程中，可以将实验的过程进行分解，从各个方面、各个细节进行仔细的观察，或者从时间轴上对过程进行分解，从而实现对化学反应过程的本质现象更加准确的理解。

三、虚拟实验的不足之处

尽管虚拟实验有着很多优点，但是在实际操作过程中也存在一些不足之处。首先，虚拟实验的真实感不强，无法体会动手实验中出现的各种误差;其次，虚拟实验的大规模应用虽然为教师带来带来很大便利，但是不能有效培养学生动手操作与实践能力;再次，虚拟实验不能实际体验出动手实验中出现的各种故障，限制了学生自主发现与思考能力的培养;最后，虚拟实验往往都是单机操作，不利于对学生合作意识的培养。

虚拟实验在初中化学的教学过程中有很大的优势，但在实际运作的过程中，很容易造成对于虚拟实验的依赖而对培养学生的动手能力和合作意识的缺失，希望广大一线教育工作者能够灵活运用这些教学手段，更好地为教学服务。

参考文献：

[1]朱敏.基于初中化学虚拟实验平台的虚拟实验教学设计与应用研究.硕士学位论文.西北师范大学，2013.

[2]李焱.初中化学课堂实验教学常态化的调查研究：以石家庄市为例.硕士学位论文.河北师范大學，2014.